Репарация

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

ЖОСПАР

1. Репарация

2. Репарация түрлері

3. Репарация және мутация

4. Репарация механизмдері

5. Репарация этаптары

6. Репарация жүйесінің құрылымы.

ДНҚ тізбегіндегі физикалық (иондаушы және ультракүлгін сәулелер) немесе химиялық мутагендердің әсері арқылы пайда болған мутациялық өзгерістердің және ДНҚ-ның қалыпты репликациясында түзілген жаңылыстың арнайы ферменттер жүйесінің әсері арқылы бастапқы қалпына келуі репарация д/а.

Репарация. Репарация гендегі мутациялық ауытқулардың кайта қалпына келуі, мутагенезге қарама қарсы процесс болып табылады. ДНҚ клеткаларында күнделікті әр түрлі өзгерістер болып тұрады. Осындай көптеген өзгерістердің біреуі ғана мутацияға алып келеді. Ал қалғандары арнайы ферменттік жүйе көмегімен кайта қалпына келеді. Осындай ферменттік жүйелер эволюция барысында жүзеге асқан және клетканың генетикалық информациясының бір қалыптылығын ұстап тұруға бағытталған. Репарация ДНҚ репликациясынан алдын және кейін жүруі мүмкін. ДНК репарациясы ДНҚ лигаза арқылы жүзеге асады.

Алғаш рет репарацияны зерттеу А. Келнер (АҚШ) ғалымы анықтаған болатын, 1948ж фотореактивация әсерінен яғни биологиялық объект бұзылуының азаюы күн сәулесімен тікелей байланыстыдеп айтқан болатын.

Р. Сетлоу, К. Рупер ғалымдарының айтуы бойынша фотореактивация - фотохимиялық процесс, арнайы ферменттің қатысуымен және де тимин димерінің ДНҚ-да түзілуінмен тікелей байланысты деп айтқан болатын.

Кейіннен қараңғылық репарациясын А. П. Говард-Фландерс 1964ж, Ф. Ханавальтом ж/е Д. Петиджон жарықтың бактерияға түсуінен өзгеріске ұшыраған ДНҚ бөлігінің үзілуі жарықтың әсерінен болғанын дәлелдеген.

Микроорганизмдерді зерттеуде ДНҚ молекуласы репарациясының 3 негізгі механизмі белгілі: фотореактивация, пострепликациялық, эксцизиялық

Фотореактивация. Бактерияда ультракүлгін сәуле арқылы пайда болған тимин димерлерінің көзге көрінетін жарықтың әсерінен ажырауы фотореактивация д/а. Тимин димерлері ДНҚ-ның құрылымын бұзады, нәтижесінде ДНҚ репликациясының өтуіне қиындық туады. Көк-күлгін жарық ферменттін активтендіреді, нәтижесінде тимин димерлері бір-бірінен ажырап, А - Т араларындағы сутектік байланыс қалпына келеді.

Эксцизиялық репарация. ДНҚ репарациясының екінші механизмі - жарықты керек етпейді, сондықтан оны кейде қараңғылық репарациясы д/а. Бұл репарация бірнеше ферменттердің көмегімен іске аса алады. Бірінші кезеңде эндонуклеаза ферменттері ДНҚ молекуласындағы мутациялық өзгерісті тауып, оны үзеді, мұның нәтижесінде ДНҚ тізбегінде тесік пайда болады. Енді ДНҚ-ның бос ұштарын экзонуклеаза ферменттері таниды, олар тізбекті ары қарай үзіп, тесікті кеңейтеді.

Мысалы, тимин димерлерінен басқа 100-ге жуық басқа нуклеотидтер үзіледі. Полимераза ферменті мутациялық өзгерісі жоқ екінші тізбекті матрица ретінде пайдаланып, жаңа тізбектің синтезін немесе үзілген фрагменттің екінші синтезін іске асырады. Соңғы кезеңде лигаза ферменті жаңа синтезделген тізбекті бастапқы тізбекпен жалғайды. Нәтижесінде ДНҚ молекуласы мутацияға дейінгі бастапқы қалпына қайтадан келеді

Пострепликациялық репарация. Мұнда ДНҚ-ның қалпына келуі репликациядан кейін іске асады. Мысалы, клеткалық ДНҚ өзінің репликациясы кезінде мутагендік әсер алса, онда фотореактивация н/е эксцизия ферменттері мутациялық өзгерісті бұрынғы қалпына толық келтіре алмайды. Мутагендер әсерінен басқа ДНҚ репликациясының өз қателіктері болуы мүмкін. Мұндайда репликация ары қарай жалғасады, бірақ полимераза өзгерісі бар бөлікке қарсы жаңа тізбекті синтездесей, “өткізіп” жібереді, нәтижесінде жаңа тізбекте тесік пайда болады.

Алайда, дұрыс генетикалық информация бастапқы екінші тізбекте бар және бұл тізбек ДНҚ-ның жартылай консервативті автосинтезі принципіне сай жаңа тізбектерде сақталады. Міне осы тізбек үзіндісі полимераза тастап кеткен тесікті толтырады яғни ДНҚ-ның гомологты молекуласы үзіндісінің алмасуы өтеді, сондықтан мұндай репарация рекомбинациялық репарация д/а. Өзгерісі жоқ жаңа тізбек өз үзіндісінен айырылған, сондықтан оның өзінде тағы бір тесік пайда болады, бірақ онық комплементарлы тізбегі бар болғандықтан полимераза тесіктің орнына жаңа тізбекті оңай синтездейді.

Сүтқоректілер клеткаларында репарациялық процестің өтетінін адамның кейбір генетикалық аурулары себебін талдау дәлелдейді. Мутантты ген гомозиготалы күйге ауысқанда дамитын пигменттік ксеродерма ауруы адамның күн сәулесіне әсіресе ультракүлгін сәулесіне сезімталдығын жоғарлатады.

Мұның нәтижесінде терінің рак ауруы дамуы мүмкін. Ауру адамда эксциязиялық репарация жүрмейді: ультракүлгін сәулесі әсерінен түзілетін тимин димерлері үзілмейді. Пигменттік ксеродермамен зақымданған фибробласт культурасына ультракүлгін сәулесін түсіргенде олардың тіршілік уақыты азаятыны белгілі болды. Сүтқоректілерде рекомбинациялық репарация жүйесінде де байқалады.

SOS-репарация. 1974ж М. Радман анықтаған болатын. ДНҚ бөлігінің өзгеріске ұшырағаны соншалықты, клетка тіршілігіне қауіп әкеледі. Е. соli жақсы зерттелген болатын.

Репарация және мутация. Генетикалық ақпарат ДНҚ негіздерінің біртінделігімен кодталады. Сондықтан құрылымдағы өзгерістер немесе азот негіздерінің біртінделігі мутацияға әкеледі. Көптеген мутагендер өсудің бұзылуына және клеткалардың көбеюіне әкеледі, сондықтан канцерогенді деп аталады. Гендердің құрылысының өзгеруі (мутация) - биологиялық эволюцияның маңызды. Сонымен мутацияның жоғары жылдамдығы жеке организмдердің немесе жалпы түрлердің тіршілік етуіне әсер етеді. Сондықтан клеткалардың қалпына келу (репарация) қасиеттері бар, олар мутация әсеренен пайда болған ДНҚ өзгерістерін қалпына келтіреді.

Репарацияның механизімдері. ДНҚ-ғы бұзылыстарды алып тастаудың эксцизионды репарациясы маңызды механизм болып келеді. Спецификалық нуклеаза ДНҚ-ның үлкен емес сегменттің өшіреді. Алып тасталынған бөлік ДНК-полимеразамен қалпына келтіріледі, матрицасы ретінде комплементарлы тізбекті қолданады. Сонымен қалған бір тізбекті тесікті ДНК-лигаза жабады. Тиминды димерлер фотореактивация арқылы жабылады (2) . Спецификалық фотолиаза ДНҚ-ның дефектті бөлігімен байланысады және сәулелендіргенен кейін арнайы бөлек нуклеин негіздер арқылы димерді ыдыратады. Үшінші механизм - рекомбинация нәтижесінде репарация.

Репарация этаптары.

Зақымданған аймақты табу және алып тастау, бір ДНҚ тізбегінде тесіктің пайда болуы;
Сол тесікті жабу: сол жерде жаңа полинуклеотидті тізбек фрагментінің синтезі. Синтез комплементарлы принцип бойынша жүреді, матрица ретінде екінші зақымданбағанДНҚ тізбегінің молекуласы пайдаланады;
қайтадан синтезделген фрагменті полинуклеотидті тізбекке«тігу» (пришивание) және молекула құрылымын қалпына келтіру.

Барлық процесстерді, ДНҚ-ның қатысуымен жүретін, 2 түрге бөлуге болады:

ДНҚ-да жазылған информацияны РНҚ молекула синтезінде, кейін ақуыз жасушаларында қолдану;
ДНҚ құрамындағы информациялық молекуланың өзгеруі, аяқталуы, көбеюі.

ДНҚ-да жазылған программа бірнеше рет саналуы мүмкін. Кездейсоқ нуклеотидтердің реттілігінде ДНҚ-ның дәлме-дәл екі еселену қабілеттілігі және өзара комплементарлы реттілігінің арқасында ДНҚ 2 жіпті құрылым ретінде түзіледі. Бұл, әрбір тізбек құрамында қарама-қарсы құрылыстан құрылған тізбекті білдіреді. ДНҚ-ның екі жіпшелі тізбектің тарқатылуында бір тізбектен келесі тізбектің түзілуін репликация процессі деп аталады. Ол ДНҚ-полимераза ферментінің қатысуымен жүреді. ДНҚ-ның матрицаның синтезі екі негізгі қызметті атқарады; ДНҚ репликациясын, бастапқы матрицаның тізбектерге комплементарлы жаңа балалық тізбек синтезі және ДНҚ репарациясы, егер бір тізбекте зақым болса. Бірақ кейде репарация ДНҚ-ның алғашқы құрылысын қалпына келтіре алмайды және репликация процесі ДНҚ-ның зақымдалған тізбегімен жүреді.

Бұл жағдайда мутация жүреді. ДНҚ-полимераза АТФ, ГТФ, ЦДФ, ТДФ-тан дезоксирибонуклеотид фрагменттерін ДНҚ-ның тізбек регенерацияға жататын гидрокситопқа тасымалдайды. ДНҚ-полимераза трансфераз класына жатады. ДНҚ-ның екі жіпшелі спиралінің бұралуына ДНҚ-полимераза екі ферментпен іске асырады: геликаза және ДНҚ-топоизомераза. ДНҚ-да репликация, репарация және мутациядан басқа гомологиялық рекомбинацияға ұшырайды. ДНҚ молекуласында екеуі құрылысы жағынан ұқсастығынан, төрт жіпшелі спиральға байланысады. Көршілес участоктар фрагментімен алмасады. Рекомбинация жаңа ген құрмайды, бірақ процесс нәтижесінде комбинацияның белгілері пайда болады, олар табиғи таңдауға маңызды болуы мүмкін.

Репарация жүйесінің құрылымы. Репарация жүйесінің әрқайсысы келесі компонентерді қолданады:

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.